A d-mező fontosabb elemei

A negyedik periódustól kezdve nem az s-elektronokkal elkezdett elektronhéjnak p-alhéja kezd feltöltődni, hanem az eggyel kisebb főkvantumszámú, addig üresen maradt d-alhéj feltöltődése kezdődik meg. Vegyértékhéjuk elektronszerkezete tehát általában (n-1)d1-10ns2 elrendeződés jellemző.

A periódusos rendszer VIII/b mellékcsoportjának triádjai közül a vascsoport fémei: Fe, Co, Ni fontosak gyakorlati szempontból. A tagok jellemző elektronszerkezete (n-1)d6-8ns2.

A vascsoport elemei

vas kobalt nikkel
Rácstípus Térben centrált kockarács Hexagonális rács Lapon centrált kockarács
Fizikai tulajdonságok
Op. Viszonylag magas (1500°C körül)
Sűrűség Nehézfémek
Egyéb Ferromágnesesek (ls. 27. fejezetben)
Ionjaik színe

Fe2+ halványzöld

Fe3+ sárga

Co2+ kék (a hidratált vöröses)

A +3-as hidroxidja sötét színű, rosszul oldódik vízben [Co(OH)3]

Ni2+ sárga (a hidratált almazöld)
Kémiai tulajdonságok
Oxidációs szám

+2, +3

A +3-as stabilabb, így a Fe(II)-vegyületek erős redukálószerek.

+2, +3

A +2-es vegyületek stabilabbak, +3-as komplexei fordulnak elő elsősorban.

+2

(Ez az állapot a stabil)

Reakciók
Oxigénnel

4Fe + 3O2 2Fe2O3 (vörösbarna)

(Létezik a fekete FeO és a Fe3O4 is)

2Co + O2 2CoO (zöld) 2Ni + O2 2NiO (zöld)
Egyéb nemfémekkel

2Fe + 3Cl2 2FeCl3 (vörösbarna)

Fe + S FeS (fekete)

Co + Cl2 CoCl2 (kék)

Co + S CoS (fekete)

Ni + Cl2 NiCl2 (sárga)

Ni + S NiS (fekete)

Vízzel
  (A vörösen izzó vas bontja a vizet)    
Híg savoldattal

Mindegyik hidrogéngáz fejlődése közben reagál

Me + 2H+ Me2+ + H2 (az ionok aquakomplexben)

Az oldat halványzöld Az oldat vöröses rózsaszín Az oldat almazöld
Híg lúgoldattal
Tömény, oxidáló hatású savakkal Passziválódnak.
Vegyületeik színe Függ az ionok eredeti színétől és attól, hogy az aniont mennyire tudja polarizálni (utóbbi a szín mélyülését, esetleg fekete színt eredményez)

FeS fekete

Fe(OH)2 piszkos zöld

FeO fekete

Fe2O3 vörösbarna

CoS fekete

Co(OH)2 rózsaszín

CoO zöld

Co(OH)3 barnásfekete

CO2O3 sötét barna

NiS fekete

Ni(OH)2 halványzöld

NiO zöld

Ni(OH)3 fekete

Vegyületeik vízoldékonysága

Jól oldódnak halogenidjeik, nitrátjaik, szulfátjaik
(E közben savasan hidrolizálnak)

Előfordulás

hematit Fe2O3

magnetit Fe3O4

sziderit FeCO3

pirit FeS2

kobaltit CoAsS

szmaltit CoAs2

linneit CO3S4

gersdorfit NiAsS2

nikkolit NiAs

millerit NiS

Előállítás Az iparban szenes redukcióval.    
Valamennyi előállítható hidrogénes vagy elektrokémiai redukcióval, karboniljaik (pl. [Fe(CO)5] hőbontásával.
Felhasználás

Eszközök, berendezések, gépek készítése.

Biológiai jelentőség: hemoglobin, citokrómok!

Ötvözőanyag Ötvözőanyag, csipeszek, labor eszközök (pl. tégelyek lúgos ömlesztéshez)

 

A rézcsoport elemei

A periódusos rendszer I/b csoportjába tartozó fémek: réz, ezüst, arany. Atomjaik jellemző elektronszerkezete (n-1)d10ns2.

réz ezüst arany
Fizikai tulajdonságok
Rácstípus Lapon centrált kockarács
Vezetőképesség Igen jó! (A legjobb az ezüstté)
Op. 1000°C körüli.
Sűrűség Nehézfémek
Oxidációs szám +1, +2 1 +1, +3
Ionjaik színe Színtelen. A hidratált Cu2+ kék. Színtelen. Au3+ sárga.
A szabad levegőn

Vékony CuO vagy zöld patina alakul

ki:Cu(OH)2 CuCO3

Szennyezett levegőn barna réteg keletkezik

2Ag + H2S + Ag2S + H2O

Kémiai reakcióik
Oxigénnel 2Cu + O2 2CuO (fekete)

(Az Ag2O bomlik)

Vízzel
Híg savakkal
Lúggal
Tömény, oxidáló hatású savakkal

SO2 és nitrogén-oxidok keletkezése közben feloldódnak.

3Cu + 2HNO3 3CuO + 2NO + H2O

CuO + 2HNO3 Cu(NO3)2 + H2O

Cu + H2SO4 CuO + H2O + SO2

CuO + H2SO4 CuSO4 + H2O

Csak cc.HCl : ccHNO3 3/1 térfogatarányú elegyében oldódik (királyvíz)

Vegyületeik színe Nagymértékben függ az anion polarizálhatóságától

Cu(OH)2 kék

CuO fekete

Cu2O vörös

CuCl fehér

CuCl2 zöldeskék

CuSO4 kék (A vízmentes fehér)

CuS fekete

Hidroxidja nem stabil.

Ag2O kávébarna

AgCl fehér

AgBr sárgásfehér

AgI halványsárga

Ag3PO4 sárga

Ag2CrO4 vörösbarna

Ag2S fekete

Az aranysók vizes oldatából savas hidrolízis miatt általában

Au(OH)3 csapadék válik ki.

Vegyületeik vízoldékonysága A réz(II)-szulfát, –klorid, és –nitrát jól oldódik. Az ezüst-nitrát jól oldódik, az AgF és az Ag2SO4 sem válik ki híg oldatból. Az aranysók vizes oldatából savas hidrolízis miatt általában Au(OH)3 csapadék válik ki.
Előfordulás

kalkopirit CuFeS2

kuprit Cu2O

azurit, malachit (bázisos karbonát)

ólom-, cink-, és rézércek szennyezése,

argentit Ag2S

Elemi állapotban.
Előállítás

Szulfidos ércek részleges oxidációjával

2Cu2O + Cu2S 6Cu + SO2

vagy elektrolízissel.

NaCN-dal kilúgozzák (komplexeibe viszik), majd cinkkel redukálják.  
Felhasználás Bronzok, sárgaréz, elektrotechnika Ékszerek, dísztárgyak, bevonatok Ékszerek, dísztárgyak, bevonatok, félvezetőipar

 

Cinkcsoport elemei

a periódusos rendszer II/b csoportjának elemei a cink, kadmium, higany. Atomjaik jellemző elektronszerkezete (n-1)d10ns2.

cink kadmium higany
Rácstípus Hatszöges rács
Fizikai tulajdonságok
Op. A d-mező fémei közül a legalacsonyabb
Sűrűség Nehézfémek
Oxidációs szám +2 +2 +1, +2
Az ionok színe Színtelenek (nem nemesgázszerkezetű, de zárt)
A szabad levegőn Eltarthatók (védő oxidréteg) Eltartható.
Kémiai reakcióik
Oxigénnel

2Zn + O2 2ZnO

(fehér)

2Cd + O2 2CdO

(barna)

A reakció hőmérsékletén az oxid elbomlik.
Egyéb nemfémekkel

Zn + Cl2 ZnCl2

Zn + S ZnS

Cd + Cl2 CdCl2

Cd + S CdS

Hg + S HgS
Vízzel
Híg savakkal Reagálnak hidrogénfejlődéssel.
Lúgokkal

Reagál

Zn + 2NaOH + 2H2O = Na2[Zn(OH)4] + H2

Tömény, oxidáló savakkal Valamennyien feloldódnak, kén-dioxid, illetve nitrogén-oxidok képződése közben.
Vegyületeik színe

Függ az anion polarizálhatóságától és a kation polarizálóképességétől.

ZnS fehérZnI2 halványsárga

A többi fehér

CdS sárga

A többi általában fehér

HgS vörös vagy fekete

HgO sárga, vörös

HgI2 téglavörös

HgCO3 okkersárga

Vegyületeiknek vízoldékonysága Rosszul oldódnak a szulfid, a karbonát, a foszfát és a hidroxid vegyületek, valamint az oxidok.

Jól oldódik a Hg(II)-klorid, -nitrát, -szulfát.

A higanysók könnyen diszproporcionálódnak:

+ S2– HgS + Hg

Előfordulás

cinkpát ZnCO3

szfalerit ZnS

A cink kísérője. cinnabarit HgS
Előállítás
  • Pörkölés után szenes redukcióval.

  • Kénsavas oldatból elektrolízissel.
Elektrolízissel elválasztható a cinktől.

A cinnabarit pörkölésével:

HgS + O2 Hg + SO2

Felhasználás
  • szárazelem

  • horganyzott bádog

  • ötvözőanyag
  • atomreaktorokban (neutronelnyelő)

  • ötvözőanyag
  • amalgám

  • higanygőzlámpa

  • hőmérők

- feladatok -

- archívum -

- vissza a tematikához -